Léky v odpadních vodách jsou časovanou bombou

Hlavními znečišťujícími látkami, takzvanými polutanty, byly v minulosti především toxické kovy a různé polychlorované bifenyly. V poslední době se ale objevují nové chemické sloučeniny, které mohou negativně ovlivňovat zdraví člověka i stabilitu celých ekosystémů. Jedná se zejména o farmaka, chemikálie pro osobní potřebu lidí či pesticidy. Přítomost těchto sloučenin v životním prostředí může způsobit problémy při rozmnožování živočichů včetně člověka. Ruku v ruce s tím stoupá i odolnost bakterií vůči antibiotikům.

Čističky odpadních vod nebo technologie na čištění pitné vody zabezpečují, že kvalita vypouštěných odpadních vod a pitné vody odpovídá kritériím, která stanovuje zákon. Existují ale nové nebezpečné látky, které zatím nikdo nesleduje, a současné zákony jejich přítomnost ve vodě nijak neupravují. Právě na takové látky se zaměřují vědci z Laboratoře environmentální chemie a biochemie Fakulty rybářství a ochrany vod Jihočeské univerzity ve Vodňanech a vyvíjejí metody, pomocí kterých tyto cizorodé látky efektivně detekují.

Na to navazuje výzkum, který mapuje výskyt širokého spektra cizorodých látek ve vodních ekosystémech, odhaluje hlavní zdroje znečištění a studuje, jestli mohou dané látky ovlivňovat vodní organismy v koncentracích, které výzkumníci v životním prostředí nalézají. Zároveň se i podílejí na vývoji efektivnějších čistírenských technologií. Žádný z těchto cílů však nelze naplnit bez fungující metody pro analýzu daných sloučenin.

Jihočeská univerzita v ČB: Laboratoř environmentální chemie a biochemie

Jaké látky škodí životnímu prostředí?

Na začátku nebylo žádné Newtonovo jablko nebo osvícení génia, ale myšlenka, jak vybrat z tisíců používaných léků ty, které by mohly být potencionálně nebezpečné životnímu prostředí. Na rozdíl od většinového přístupu, kdy odborníci sledují nejvíce používané léky, vědci na Univerzitě Umea ve Švédsku použili metodu, která zahrnuje nejen spotřebu, ale také fyzikálně-chemické vlastnosti všech účinných složek obsažených v lécích. Po několika kolech výběru zůstalo na seznamu asi 120 sloučenin. A tento seznam byl na počátku výzkumu, který v roce 2008 zahájil během svého pobytu na univerzitě ve Švédsku Mgr. Roman Grabic, Ph.D., z Jihočeské univerzity.

Dnes používají badatelé postupy, které jim poskytují unikátní data. V Laboratoři environmentální chemie a biochemie Jihočeské univerzity mohou stanovit přibližně 150 farmak, 75 pesticidů a jejich metabolitů (produktů látkové výměny), 30 drog a jejich metabolitů včetně nových syntetických preparátů a dalších látek, které se dostávají odpadními vodami do životního prostředí. Rozvojem této metody dosáhli vodňanští vědci dramatického snížení nákladů i času na provedení analýzy. Metoda slouží pro generování unikátních a rozsáhlých souborů dat v základním i aplikovaném výzkumu, což dříve nebylo možné.

Laboratoř environmentální chemie a biochemie na Fakultě rybářství a ochrany vod Jihočeské univerzity sleduje výskyt cizorodých látek ve vodních ekosystémech a zkoumá jejich vliv na organismy. Pozornost zaměřuje také na hodnocení vlivu vybraných zdrojů znečištění na vodní prostředí včetně působení na vodní organismy, hodnotí kontaminace ryb vyskytujících se ve volných vodách i v chovech. Pracoviště se podílí na národních programech biomonitoringu, které koordinuje Český hydrometeorologický ústav. Vedle toho se pracovníci laboratoře zabývají otázkami managementu rybářského obhospodařování volných vod.

Do čistíren odpadních vod přitékají i zbytky drog

Příkladem, který dokládá, jak je tato metoda aplikovatelná v praxi, je mezinárodní studie vedená Norským ústavem pro výzkum vody (NIVA), zaměřená na detekci drog v odpadních vodách a výpočty jejich spotřeby. Účastníky studie byli i badatelé z Fakulty rybářství a ochrany vod Jihočeské univerzity.

Porovnávali spotřebu nelegálních drog v devatenácti evropských městech na základě analýzy odpadních vod, které přitékají do čistíren. Výzkumníci odebírali vzorky z českobudějovické čistírny. Analyzovali je a výsledky odeslali vyhodnocovacímu týmu, který provedl srovnávací studii ze všech dvanácti zemí, které se do výzkumu zapojily.

Studie odhalila, že obyvatelé Českých Budějovic mají z devatenácti vybraných měst čtvrtou největší spotřebu metamfetaminu neboli pervitinu, ale spotřebu ostatních drog velmi nízkou (kokain nebo extáze) nebo průměrnou (marihuana).

Jaké negativní účinky mohou mít některé nově detekované látky na vodní organismy, případně na člověka? Mluví se například o vlivu hormonální antikoncepce na pohlaví ryb.

Je pravda, že jsme prokázali feminizaci samců pstruha potočního v malých tocích pod některými čistírnami odpadních vod, což by mohl být důsledek přítomnosti těchto látek. Hormony se ale nepoužívají jenom jako antikoncepce, ale také jako léky na osteoporózu nebo některé druhy rakoviny. Zvyšuje se také odolnost bakterií vůči antibiotikům. V důsledku jejich nadužívání a šíření do životního prostředí odpadní vodou dochází k tomu, že bakterie si na antibiotika „zvykají“. I na takové koncentrace, které se používají pro léčbu infekcí v medicíně.

Největším problémem je ale to, že ve vodě se vyskytuje směs mnoha desítek až stovek sloučenin a výsledek se nedá jednoduše předpovědět na základě analýzy jednoho nebo i několika desítek polutantů – látek, které znečišťují vodu.

Co vlastně víme o látkách, které do vody vypouštíme? Nečekají na nás v budoucnu nějaká nepříjemná překvapení?

Zásadní problém je už to, že vlastně nevíme, co všechno do vody vypouštíme. Ve větším měřítku se vyrábí a používá více než sto tisíc chemických sloučenin a o většině z nich nemáme žádná data o jejich vlivu na lidi a životní prostředí. Navíc jak vlivem fyzikálních, tak i bakteriálních procesů dochází k jejich přeměně na další látky, o nichž také nevíme nic. Nepříjemná překvapení jsou tedy pravděpodobná. Což se dá demonstrovat na příkladu přípravku na hubení hmyzu DDT. V roce 1948 byla udělena Nobelova cena za objevení insekticidních účinků DDT, ale už v roce 1962 byly objeveny jeho negativní účinky na dravé ptáky a v roce 1972 zakázali jeho používání v USA.

Je vůbec reálné, aby čističky odpadních vod využily takových technologií, které zadrží některé z nově detekovaných nebezpečných látek? Byla by tato opatření nákladná?

Dnes jsou technologické postupy limitovány pouze náklady. Odstranění většiny nežádoucích látek z odpadní vody je možné, ale v našich podmínkách asi nereálné. Naproti tomu například v Austrálii, kde je nedostatek pitné vody stále větší problém, recyklaci vody intenzivně řeší a v Izraeli odpadní vodu po přečištění beze zbytku využívají pro zavlažování. Nicméně v současné době řešíme otázku dočištění odpadní vody v biologických systémech, jako jsou rybníky nebo mokřady. V našich podmínkách je akutnějším problémem kontaminace zdrojů pitné vody pesticidy, kterou lze řešit i jinak než technologicky. Třeba změnou hospodaření na zemědělské půdě v okolí těchto zdrojů.

Jihočeská univerzita v ČB/Laboratoř environmentální chemie a biochemie: doc. Mgr. Roman Grabic, Ph.D. a MSc. Ganna Fedorova, Ph.D.

doc. Mgr. Roman Grabic, Ph.D., je akademickým pracovníkem Fakulty rybářství a ochrany vod Jihočeské univerzity. Mezi výzkumné aktivity, kterým se intenzivně věnuje, patří vývoj analytických metod pro stanovení stopových koncentrací cizorodých látek ve složkách životního prostředí. Dále provádí a vyhodnocuje chemické analýzy, zabývá se teorií a praktickým využitím pasivního vzorkování a aplikací nových technik v oblasti environmentálních analýz. V magisterském oboru studia na fakultě vyučuje předmět Environmentální chemie, dále vede diplomové práce a je školitelem Ph.D. studentů.

MSc. Ganna Fedorova, Ph.D., je doktorandka původem z Ukrajiny. Na fakultě rybářství a ochrany vod se zabývá především vlivem cizorodých látek na vodní prostředí. Věnuje se novým metodám monitoringu vod, jako třeba pasivnímu vzorkování. Zkoumá nové analytické metody, které stanovují například koncentrace farmak, pesticidů nebo zakázaných drog.